ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Колебания и волны из "Ультразвуковой контроль материалов " Из рис. 1.3, разумеется, нельзя получить наглядного представления о движении волны, которое дает только., -ильм. [c.19] Однако волновой процесс сам по себе известен всем на примере волн другого рода, например волн на поверхности воды. Вершина (гребень) волны соответствует зоне сжатия. У наивного наблюдателя создается впечатление, что гребень волны движется вместе с водой, так как его глаз следует за гребнем волны. В действительности это не так, что видно, например, по любому небольшому телу на поверхности воды, которое только колеблется вверх и вниз. В волне перемещается (изменяется во времени) только ее состояние в упругих волнах это состояние сжатия или растяжения. Сами частицы вещества остаются на своих местах и колеблются только около своего положения равновесия. [c.20] Разумеется, твердое тело можно представить в виде модели из отдельных частиц вещества только в том случае, если оно везде однородно и ведет себя во всех направлениях одинаково упруго (т. е. является изотропным). В таком случае каждая точка на рис. 1.3 представляет собой массу небольшого кубика. [c.20] Пружинная модель (см. рис. 1.2) не может быть распространена на жидкие и газообразные вещества, так как в них ча-.стицы вещества не связаны со своим положением равновесия, а свободно движутся. Тем не менее и эти вещества оказывают некоторое сопротивление сжатию или растяжению, например, как в воздушном насосе. Поэтому и они могут передавать упругие волны. [c.20] Чтобы пояснить волны малой длины типа показанных на рис. 1.3, следовало бы выбрать частицы вещества малой массы, находящиеся иа небольших расстояниях друг от друга, т. е. разделить вещество на мелкие частицы. Эта разбивка ограничивается атомными размерами. Тогда уже больше нельзя оперировать равномерно распределенными массами и силами. Следовательно, упругие волны возможны только при длинах, намного превышающих расстоя-иия между атомами или молекулами. [c.21] Волны типа представленных на рис. 1.3 не являются единственно возможными, но для нас они являются важнейшими — это так называемые продольные волны, так как колебания в них происходят в направлении длины, т. е. в направлении их распространения. Поскольку в них действуют силы растяжения и сжатия, эти волны называют также волнами растяжения и сжатия. Поскольку в волнах изменяется и плотность частиц, их называют также и волнами плотности. [c.21] Они и являются собственно звуковыми волнами, но колебания от источника звука к нашему уху передаются через воздух. Возможна передача звука также и через жидкие или твердые тела. [c.21] В твердых телах возможен и еще один тип волн — поперечные волны, представление о которых можно получить по мгновенному снимку движения частиц на рис. 1.4. Эта волна тоже движется слева направо. Можно видеть, что здесь частицы колеблются уже не в направлении распространения волны, а перпендикулярно к нему, т. е. поперечно. [c.21] Роль звукового давления в продольной волне здесь играет переменная сила смещения, но термин звуковое смещение не употребляется. Давление — это есть сила на единицу площади поверхности перпендикулярно к пей, а сила смещения или сдвига определяется как сила на единицу площади поверхности, но параллельно ей. Следовательно, различие между давлением н смещением заключается только в направлении, а в остальном оба параметра полностью идентичны. Поэтому в дальнейшем мы будем говорить только об обобщенном звуковом давлении, даже если имеется в виду сила сдвига в поперечной волне. [c.22] Из рис. 1.4 видно, что сила смещения имеет наибольшее значение там, где частицы проходят при колебаниях через их положение равновесия, так как там взаимное смещение двух последовательных плоскостей частиц является- наибольшим. В местах максимального отклонения смещение равно нулю. То же самое можно отметить и для звукового давления на рис. 1.3 там, где частицы проходят через положение равновесия, они оказываются либо наиболее близкими, либо наиболее далекими одна от другой. Там звуковое давление достигает своего наибольшего значения. Обобщенное звуковое давление р и смещение частиц таким образом, не являются синфазными, но отстают одно от другого на четверть периода. [c.22] Так как газы и жидкости практически не обладают способностью передавать силы смещения (иначе они не могли бы так легко течь вдоль стенок, например в трубах), поперечные волны могут быть использованы для практики контроля материалов только в твердых телах. [c.22] Вернуться к основной статье